基于水导激光平面缩流喷嘴内流场仿真研究

来源：激光技术杂志2020年第6期北京时间：

作者：杨林帆, 焦辉, 黄宇星, 梁恩, 龙芋宏

摘要：适用于水导激光加工工艺的毛细带锥角喷嘴，其内部流动状态复杂。为了获得喷嘴内部高度稳定水束，采用有限元流体计算软件模拟分析的方法，进行了适用于水导激光工艺的缩流型喷嘴内流场模拟分析和数值验证，取得了生成高速稳定水束的参量数据。结果表明，随着平面喷嘴入口压力逐渐增加，毛细段长径比值减小，流体进入喷嘴内部与毛细段壁面发生完全分离，无明显的空化现象发生，形成稳定光滑的缩流型水束；喷嘴入口压力为50MPa时，毛细管直径分别为0.128mm，0.07mm，0.03mm的喷嘴内部水束再附壁长度可达毛细管长度90%；锥角管为10°时, 经过锥角段的水束会再次附壁。模拟分析所得参量对水导激光缩流型喷嘴选取提供指导。

关键词：激光技术, 水束导引激光, 喷嘴内部流场, 再附壁长度, 稳定水束